Виробництво рибофлавіну(вітамін В2)

Три факти пояснюють потребу  клітини у флавінових ферментах. Це, по-перше, здатність флавінових коферментів до окислювально-відновних реакцій, що дозволяє флавінам функціонувати в ланцюгу переносу електронів в мітохондріях та різних реакціях дегідрування. По-друге, здатність флавінів приймати участь в окислювальних реакціях з вільними радикалами і в реакціях з іонами металів, та, по-третє, -аутооксидабельність флавінів, яка дозволяє переносити електрони безпосередньо на молекулярний кисень та приймати участь в реакціях гідроксилювання [4].

                    Де знаходиться вітамін В₂ (рибофлавін)

Основним джерелом вітаміну В₂ служать: молоко, м’ясо, особливо 
печінка, серце, нирки, яйця, листові зелені овочі, цільнозернових хліб і натуральні крупи. З усіх форм вітамінів групи В вітамін В₂ є самим гостродефіцитним, тому слід приділяти підвищену увагу прийому продуктів, багатим цим вітаміном, або приймати його в складі біологічно активних добавок до їжі. Рибофлавін міститься у великій кількості пивних дріжджах, печінці, м’ясі, яйцях, молоці, сирі. А також цією речовиною багаті такі продукти, як капуста, свіжий горох, яблука, мигдаль, зелена квасоля, помідори, стручки бобових, зародки та оболонки пшениці, жита, вівса.

Добова потреба у вітаміні В2 дорослої людини – 2,0 мг, вагітних і годуючих жінок – 2-2,2 мг.

 

1.3.Значення вітаміну В₂ (рибофлавіну)

1.3.1.Вітамін В₂ і зір

Вітамін В2  важливий для  нормального функціонування органу зору,зменшує стомлюваність очей. Рибофлавін бере участь у побудові зорового пурпуру,захищає сітківку ока від шкідливої дії ультрафіолетових променів і, разом з вітаміном А, забезпечує нормальний зір – гостроту сприйняття кольору і світла, а також темновую адаптацію.

 

 

1.3.2.Вітамін В₂ і нервова система

Багато людей, що живуть в  умовах поспіху і вимушені вирішувати 
конфлікти і проблеми, жертвують своїми резервами рибофлавіну для постійного виробництва гормонів стресу. Рибофлавін позитивно впливає на стан нервової системи. Тим, хто постійно випробовує психічні чи фізичні стреси, особливо потребує додаткового вживанні рибофлавіну, який сприяє викиду гормонів стресу, наприклад, адреналіну з кори надниркових залоз. 
 
1.3.3.Вітамін В₂ і серцево-судинна система  

Рибофлавін бере участь в окисно-відновних процесах та синтезі аденозин-три-фосфорної кислоти (АТФ) – головного переносника енергії в клітині. АТФ надає судинорозширювальну дію, має антиагрегаційні властивостями. Цими властивостями обумовлене застосування вітаміну В₂ при ряді серцево-судинних захворювань: ішемічна хвороба серця, дистрофія міокарда, постінфарктний кардіосклероз,спазми периферичних судин, варикозна хвороба. 
 
 
1.3.4.Вітамін В₂ і рухова активність

Вітамін В₂ – це своєрідний двигун організму. Він невтомно стимулює виробництво енергії в клітинах тіла. Якщо ви займаєтеся спортом або фізичною працею, витрачається велика кількість рибофлавіну.

Рибофлавін є важливою складовою частиною двох ферментів, які допомагають перетворювати вуглеводи і жири в енергію, необхідну для м’язової активності. Цей вітамін відіграє важливу роль і в анаболічних процесах, при яких білок бере участь в прискореному побудові м’язів.

 
         1.4.Брак в організмі вітаміну В₂

Ознаки  дефіциту вітаміну В₂:

·  запалення слизових оболонок;

·  відсутність або затримка росту;

·  печіння і зміна шкіри,

·  Ангулярний стоматит (хворобливості куточків рота);

·  різь і сльозливість очей, порушення сутінкового зору;

·  підвищення секреції залоз.

При подальшому розвитку захворювання:

·  стає сухим, яскраво-червоним мову;

·  розвивається дерматит;

·  з’являється світлобоязнь, кон’юнктивіт;

·  починається випадання волосся;

·  відзначається м’язова слабкість, загальний занепад сил;

·  розвивається анемія.

 

        1.5.Рекомендації щодо прийому вітаміну В₂ (рибофлавіну)

З усіх форм вітамінів групи  В вітамін В₂ витрачається швидше за все, тому слід приділяти підвищену увагу прийому продуктів, багатих цим вітаміном, або приймати його в складі біологічно активних добавок до їжі.

Нестача вітаміну В₂, за різними даними, зустрічається у 90% російського населення, особливо у літніх людей.

Рибофлавін, поряд з вітаміном  А, важливий для зорової функції  очей, забезпечує нормальний зір і  захищає сітківку ока від шкідливої  дії ультрафіолетового випромінювання; робить благотворний вплив на нервову і серцево-судинну систему, беручи участь в синтезі енергії; позитивно впливає на стан шкіри і слизових оболонок ; стимулює кровотворення.

 

        1.6.Необхідність у рибофлавіні

 

 Рибофлавін є одним з найбільш широко розповсюджених вітамінів. Він міститься у всіх тваринних та рослинних клітинах, але лише деякі продукти є багатими джерелами даного вітаміну. Найбільша концентрація рибофлавіну спостерігається у дріжджах та печінці, але найбільш розповсюдженими дієтичними джерелами рибофлавіну є молоко та молочні продукти, м'ясо, яйця, овочі та зелень. Рибофлавін з тваринних продуктів засвоюється краще, ніж з рослинних джерел. У коров'ячому, овечому та козиному молоці не менш 90% рибофлавіну знаходиться у вільній формі, в більшості інших джерел він виявляється зв'язаним з білками.

Вітамін В₂ термостабільний, тому він практично не руйнується в процесі звичайного приготування їжі, якщо тільки не піддавати продукти тривалій дії світла, що може призвести до втрати до 50% вітаміну. Деяка частина рибофлавіну може також втрачатись разом з водою, що використовується для приготування. Внаслідок високої чутливості рибофлавіну до дії світла, він швидко руйнується в молоці, що зберігається в скляних пляшках при яскравому сонячному світлі (85% протягом 2 год.). Стерилізація продуктів опроміненням або обробка оксидом етилену може також призвести до руйнування рибофлавіну.

 

 

 

1.7.Нестача рибофлавіну

 

 Явні клінічні симптоми рибофлавінової нестачі не часто зустрічаються у розвинутих країнах. Проте доклінічні стадії рибофлавінової нестачі, що характеризуються змінами біохімічних параметрів, достатньо широко розповсюджені. У дітей це може призвести до затримки росту. Нестача рибофлавіну не часто спостерігається сама по собі, та зазвичай проявляється у комбінації з нестачею інших водорозчинних вітамінів.

Штучно викликана рибофлавінова нестача в експериментах на волонтерах призводила до глоситу (запалення язика), стоматиту (запалення слизової оболонки порожнини рота з утворенням тріщинок у кутках губ), зуду, шелушіння шкіри та себорейного дерматиту (висипу на шкірі). У осіб, які страждають рибофлавіновою нестачею, може спостерігатися васкуляризація роговиці у поєднанні з фотофобією, погіршенням зору, зудом та враженням, наче в око потрапила порошинка.

Дослідження з використанням  антагоніста галоктофлавіна виявили ряд змін, що зазвичай не зустрічаються при звичайній дієтологічній нестачі рибофлавіну. Зокрема, спостерігалась нормохронічна анемія та периферична невропатія кінцівок (відчуття поколювання, відчуття холоду та болю). Нестача рибофлавіну також розглядається як тератогена, оскільки вагітні криси, які отримували недостатню кількість рибофлавіну народжували дітей з багатьма аномаліями.

Нестача рибофлавіну може виникнути внаслідок травматичного  пошкодження, опіка або хірургічної операції, а також спостерігалась у пацієнтів, з хронічним хворобливим станом (ревматоїдна лихорадка, туберкульоз, повільнопротікаючий бактеріальний ендокардит), діабет, запалення щитовидної залози та цироз печінки. Другу групу ризику складають жінки похилого віку, що приймають пероральні контрацептиви, діти та підлітки з малозабезпечених сімей, діти, що страждають хронічними хворобами серця, люди, що не включають у свій раціон молочні продукти, та малі діти с підвищеним вмістом білірубіну в сироватці крові та які проходять тривалий курс фототерапії.

Синдром нестачі всмоктування може розвинутись в результаті шлунково-кишкових розладів, таких як, целіакальна хвороба, запір, резекція тонкої кишки, діарея, запалення тонкої кишки, атрезія жовчних протоків та синдром подразнення кишечнику. Наслідки недостатнього надходження рибофлавіну в організм можуть ускладнюватися хронічним алкоголізмом та хронічним стресом.

Більше 20-ти років в Україні  вирішують проблеми, пов'язані з  наслідками Чорнобильської катастрофи. Було проведено обстеження людей, які брали участь у ліквідації аварії, а також тих, хто проживає на території, прилеглій до Прип'яті (Київська область, м. Славутич), і працюють на об'єкті «Укриття» та ЧАЕС. Вибіркове обстеження вітамінного статусу персоналу ЧАЕС і об'єкта «Укриття» показало, що забезпеченість організму більшості цих людей (67-91%) вітамінами С, В₁, В₂, В₆ значно нижче норми. Дефіцит цих вітамінів і мікроелемента селену виявлено також в організмі 50-90% обстежених жінок і дітей, що мешкають у м. Славутич. Дефіцит вітамінів в організмі більшості обстежених має характер полігіповітамінозу, тобто поєднання нестачі кількох вітамінів групи В за одночасно низької забезпеченості селеном, а у частини обстежених жінок і дітей - також і залізом. Результати багаторічних комплексних досліджень авторських колективів свідчать про необхідність та актуальність формування та здійснення Міждержавної програми з оптимізації харчування, мікронутрієнтного статусу та здоров'я населення потерпілих регіонів України, Білорусі та Росії [5].

 

1.8.Застосування рибофлавіну

 

 Рибофлавін застосовують при гіпо- та арибофлавінозі екзо- та ендогенного походження, гемералопії, кон'юнктивіті, іриті, кератиті, помутнінні роговиці, катаракті, ранах та язвах, що довго не загоюються, променевій хворобі, астенії, хейліті, кутовому стоматиті (заїди), глоситі, зудячому дерматозі, екземі, нейродерміті, фотодерматозі, себореї, червоних вуграх, кандидозі, вірусному гепатиті А, хронічному гепатиті, цирозі печінки, порушеннях функції ШКТ, спру, гіпотрофії, анемії, лейкозі. З профілактичною метою - при зниженні всмоктування з ШКТ, інтенсивній елімінації та збільшенні потреби в рибофлавіні (гостра і хронічна гіпоксія, дихальна та серцева недостатність, опікова хвороба, обмороження, нестача білкового та надлишок вуглеводного харчування, гострі інфекційні захворювання, в т.ч. при лікуванні протимікробними засобами, що пригнічують грамнегативну флору кишечнику, фототерапія).

Рибофлавін незамінний при  виробництві звичних бульйонних кубиків, супів швидкого приготування та інших подібних продуктів. Саме рибофлавін (E 101) надає цим продуктам характерний «бульйонний» відтінок. Рибофлавін вдало використовується для того, щоб надати привабливого забарвлення таким продуктам, як морозиво, пудинги, молочні напої, цукрова глазур, сухі швидкорозчинні напої. Безсумнівною перевагою рибофлавіну в якості барвника в порівнянні з багатьма штучними барвниками є його безпечність та органічність для людини. Для забарвлення продуктів використовується як сам рибофлавін, так і натрієва сіль рибофлавін-5'-фосфату, оскільки вона краще розчинна у воді.

Інша сфера застосування рибофлавіну - збагачення продуктів  харчування. Він широко використовується для вітамінізації молока, круп, дієтичних продуктів, дитячого харчування. Найчастіше він входить у склад сухих гомогенних вітамінних сумішей (преміксів), які застосовують для збагачення.

Рибофлавін застосовується у сільському господарстві. Використання препарату у тваринництві збільшує приріст тварин та птахів до 15%, на 30% знижує смертність, на 3% збільшує яйценосність у курей та на 6% -виводимість курчат.

 

           

               2.ХАРАКТЕРИСТИКА  ПОЖИВНОГО СЕРЕДОВИЩА

 

В якості поживного середовища можна застосовувати 1-3% меляси, гідрола або глюкози, 3-8% кукурудзяного екстракту або дріжджового автолізату, додаючи N, P₂O₅, K, Mg, Zn [20].

У СРСР для отримання кормового  препарату застосовували середовище, яке включало наступні компоненти: масло, соєве борошно, кукурудзяний екстракт, крейду та буряковий або яблучний порошок. В Англії застосовують середовище, яке складається з глюкози (5 г/л), соняшникової олії (15 г/л), рН 6,5-7,0 [2].

Також можна застосовувати  середовище, що містить 5% цукру-сирцю, 3% пептону, 1% пшеничних зародків, 0,3% м'ясного екстракту, 0,3% КН₂Р0₄ та 0,25% NaCl. рН 6,0 [19].

Також застосовують середовища наступного складу:

- 3% соєвого борошна, 8% меляси, 1% білково-вітамінного концентрату, 0,5% крейди, 0,1% NaCl. В якості стимулятора росту мікроорганізму на четвертій годині культивування у дозі 10^-9-10^-12 моль/л у середовище вводять циклічний аденозин-3,5-монофосфат. В результаті введення добавки концентрація вітаміну В₂ в культуральній рідині збільшувалась на 22-25% [21].

- соєве борошно 25г/л; кукурудзяний екстракт (сухий) 15г/л; патока 15г/л; цукор 5г/л; крейда 0,5г/л; хлорид натрію 1,0г/л; сульфат магнію 0,7г/л; вода, pH 6,7-7,0. Якщо замість неорганічної солі магнію застосувати 2,210^-6 г/л аквахелату магнію з пантотеновою кислотою та гліцином (1:1:1), то вихід рибофлавіну збільшиться на 33% [22].

 

Високий вихід рибофлавіну  у  Е. ashbyi корелює із вмістом азоту пуринів і інших азотистих джерел. Як джерела вуглецю для синтезу В₂,використовують глюкозу або сахарозу, практикують використання дріжджового і кукурудзяного екстрактів, соєвого борошна, а також жирів (олій). Рідкі поживні середовища для одержання інокуляту і виробничої ферментації можуть дещо різнитися. Наприклад, посівний матеріал отримують на середовищі, що містить сахарозу, пептон, кукурудзяний екстракт, дигідрофосфат калію, сульфат магнію, соняшникову олію. Тривалість вирощування продуцента становить 2 доби при 27—ЗО °С (залежно від штаму). Для одержання інокуляту в пробірках використовують середовище, що містить соєве борошно, буряковий цукор, агар, рН 6,8 (1-й варіант) або дріжджовий автолізат, пептон, глюкозу, агар, рН 6,8 (2-й варіант). Тривалість вирощування —- 5—7 діб.

Середовище для вирощування  продуцента в колбах має такий  склад: соєве борошно, буряковий цукор (1-й варіант) або пептон, буряковий цукор, кукурудзяний екстракт, КН₂Р0₄, MgS0₄, соняшникова олія (2-й варіант). Тривалість культивування — 48 год.

Середовище для інокулятора містить буряковий цукор, кукурудзяний екстракт, КН₂Р0₄, технічний жир. Тривалість вирощування — 21—26 год. Середовище для основної ферментації зазвичай включає кукурудзяне і соєве борошно, сахарозу, кукурудзяний екстракт, дигідрофосфат калію, карбонат кальцію, хлорид натрію і ненасичений жир.

Середовище стерилізують у змішувачі при 120—122 С упродовж 1 год. Культивування в ферментаторі ведуть до початку лізису клітин і появи спор. Зазвичай ферментацію здійснюють упродовж 5 діб при рН =5,5—7,7. Після споживання сахарози (приблизно через З0 год.) починає накопичуватися вітамін В₂: спочатку — в міцелії, пізніше — у культуральній рідині.